We consider nonlinear delay differential and renewal equations with infinite delay. We extend the work of Gyllenberg et al, Appl. Math. Comput. (2018) by introducing a unifying abstract framework, and derive a finite-dimensional approximating system via pseudospectral discretization. For renewal equations, we consider a reformulation in the space of absolutely continuous functions via integration. We prove the one-to-one correspondence of equilibria between the original equation and its approximation, and that linearization and discretization commute. Our most important result is the proof of convergence of the characteristic roots of the pseudospectral approximation of the linear(ized) equations when the collocation nodes are chosen as the family of scaled zeros or extrema of Laguerre polynomials. This ensures that the finite-dimensional system correctly reproduces the stability properties of the original linear equation if the dimension of the approximation is large enough. The result is illustrated with several numerical tests, which also demonstrate the effectiveness of the approach for the bifurcation analysis of equilibria of nonlinear equations. The new approach used to prove convergence also provides the exact location of the spectrum of the differentiation matrices for the Laguerre zeros and extrema, adding new insights into properties that are important in the numerical solution of differential equations by pseudospectral methods.


翻译:我们考虑具有无限时滞的非线性时滞微分方程与更新方程。通过引入统一的抽象框架,我们在Gyllenberg等人(Appl. Math. Comput., 2018)的基础上拓展研究,并利用伪谱离散化方法推导出有限维逼近系统。针对更新方程,我们通过积分将其在绝对连续函数空间中进行重构。证明了原始方程与其逼近系统之间平衡点的一一对应关系,同时验证了线性化与离散化具有可交换性。最重要的成果是:当选取拉盖尔多项式的缩放零点或极值点作为配点节点时,证明了线性(化)方程伪谱逼近的特征根收敛性。这一性质确保了在逼近系统维数足够大的情况下,有限维系统能够正确复现原始线性方程的稳定性特征。通过多项数值实验验证了该结论,实验同时展示了该方法对非线性方程平衡点分岔分析的有效性。证明收敛性的新方法还揭示了拉盖尔零点与极值点对应微分矩阵谱的精确位置,为伪谱方法求解微分方程的数值特性提供了新的理论见解。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2022】面向多标签分类的端到端概率标签特征学习
专知会员服务
32+阅读 · 2022年1月27日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员